Технические науки/1. Металлургия

магистр Е.В. Чупринов, д.т.н. В.П. Лялюк, к.т.н. Ф.М. Журавлев,
к.т.н. И.А. Ляхова, к.т.н. Д.А. Кассим

Криворожский металлургический институт ГВУЗ “Криворожского
национального университета”

Оптимизация параметров топлива для повышения эффективности двухслойного спекания агломерационной шихты

Исследованиями авторов [1-3] показано, что при слоевом спекании аглошихты на конвейерных агломерационных машинах верхний и нижний горизонты слоя получают разное количество тепла от сгорания в слое твердого топлива, что приводит как к ухудшению средних значений металлургических характеристик всего слоя агломерата, так и к перерасходу удельного расхода твердого топлива. Предложенные и испытанные в промышленных условиях варианты изменения технологии и загрузочного устройства шихты на агломашину для увеличения количества твердого топлива в верхнем горизонте слоя и, соответственно, увеличения прихода в этот слой тепла, а также импульсная подача и сжигание в слое газа не дали ожидаемых результатов [4-6]. Изучено влияние крупности и реакционной способности твердого топлива в аглошихте на агломерационный процесс и свойства агломерата, определена оптимальная (0-3 мм) крупность топлива и пределы его количества в смесях с разной реакционной способностью [7-10]. Разработана и изучена технология двухслойного спекания аглошихты с разным количеством твердого топлива в каждом слое [11-14]. Она позволяет, за счет перераспределения количества твердого топлива в верхнем и нижнем слоях, повысить прочностные характеристики агломерата. Однако не все возможности этой технологии исчерпаны и требуется её доработка.

С учетом отмеченного выше, проведены лабораторные исследования по отработке режимов спекания двухслойных шихт с разными количествами, крупностью и реакционной способностью твердого топлива в каждом слое. Исследования проводились на полупромышленной установке (типа “аглочаша”), позволяющей моделировать промышленный процесс. Методикой проведения работы предусматривалось, что количество и физико-химические характеристики железорудной и флюсовой составляющей в верхнем и нижнем слоях аглошихты во всех испытаниях были постоянными. Химический состав и теплотехнические характеристики используемых твердых топлив в слоях аглошихты также не изменялись. Изменялись только количество, крупность и реакционная способность твердого топлива в верхнем и нижнем слоях загружаемой в аглочашу агломерируемой шихты. Спекалась базовая шихта, в которую вводилось заданное количество твердого топлива. Затем (в первой серии опытов) составлялись и спекались шихты (по две в каждом опыте), в одну из которых вводилось разное количество одинаковой крупности (0-3 мм) твердого топлива с низкой (CRI < 37 %) реакционной способностью, а во вторую – разное количество твердого топлива с высокой (CRI > 37 %) реакционной способностью. После смешивания и окомкования каждой шихты, шихта с низкореакционным топливом загружалась в аглочашу в нижнюю половину слоя, а шихта с высокореакционным топливом – в верхнюю половину слоя. Спекание аглошихты в агломерат осуществлялось в четырех параллельных аглочашах одновременно. После спекания и охлаждения агломерата он выгружался из чаш и определялись его металлургические характеристики. Во второй серии опытов шихты составлялись с аналогичными первой серии количеством и реакционной способностью твердого топлива в верхнем и нижнем слоях, но с разным его фракционным составом.

Анализ результатов испытаний показал, что при переходе на двухслойную укладку аглошихты, замену однородного твердого топлива в слоях на топлива с разной реакционной способностью, при практически одинаковом удельном расходе углерода в слоях, не сказалось на удельной производительности аглочаши, содержании мелочи в агломерате и его прочностных характеристиках. Однако, содержание остаточного углерода, не сгоревшего при спекании агломерата, существенно снизилось. Дальнейшее увеличение количества высокореакционного твердого топлива в верхнем слое и снижение низкореакционного в нижнем слое способствовало повышению удельной производительности аглочаши с 1,07 до 1,09-1,12 т/м²·ч, снижению удельного расхода углерода твердого топлива с 52,1 до 51,4-50,9 кг/т агломерата, более полному сгоранию углерода в слоях и улучшению прочностных характеристик агломерата.

В следующих сериях опытов, в дополнение к оптимизации количества высоко- и низкореакционного топлива в верхнем и нижнем слоях аглошихты, оптимизирована также крупность этого топлива в этих же слоях. Результаты испытаний показали, что при оптимизации количества и крупности высоко- и низкореакционного топлива в слоях аглошихты все технологические показатели спекания и металлургические характеристики агломерата существенно улучшаются. Так удельная производительность аглочаши возросла с 1,08 до 1,35-1,45 т/м²·ч, удельный расход углерода твердого топлива снизился с 52,3 до 50,7-50,9 кг/т агломерата. практически полностью выгорает углерод твердого топлива, снижается содержание оксида железа в агломерате с 11,7 до 10,9-11,0 % и повышаются его прочностные характеристики.

Литература:

1. Сигов В.А., Шурхал В.А. Агломерационный процесс. – Киев: Техника, 1969. – 232 с.

2. Структура и физические свойства агломерата из руд КМА, полученного на агломашине с площадью спекания 252 м² при двухслойной загрузке шихты / Г.В. Коршиков, С.И. Шаров, Е.В. Невмержицкий и др. // Сталь. – 1971. – №1. – с. 3-8.

3. Снижение расхода твердого топлива на процесс спекания путем рационального перераспределения его по высоте загружаемого слоя / Ю.С. Кравец, В.Е. Шешегов, В.П. Маймур, В.Д. Кучук // Сталь. – 1984. – №7. – с. 7-9.

4. Изучение распределения гранул окомкованной агломерационной шихты при загрузке на спекательные тележки / А.А. Вовк, П.М. Челгий, В.Е. Шешегов и др. // Металлургия и коксохимия. – вып. 75. – 1982. - с. 8-11.

5. Новая технология загрузки шихты на агломашину / Ю.С. Кравец, В.Е. Шешегов, П.М. Челгий и др. // Металлург. – 1982. – №9. – с. 15-17.

6. Оптимизация режима сжигания газообразного и твердого топлива при агломерации / В.В. Дябин, А.Г. Михалевич, Б.Н. Серебренников и др. // Сталь. – 1984. – №7. – с. 8-11.

7. Карабасов Ю.С., Валавин В.С. Использование топлива в агломерации. – М.: Металлургия, 1976. – 263 с.

8. Ефимов С.П., Ефименко Г.Г. Влияние крупности топлива на процесс агломерации и качество агломерата // Известия вузов Черная металлургия. – 1970. – №9. – с. 21-24.

9. О механизме влияния крупности коксовой мелочи на агломерационный процесс / Ю.С. Карабасов, А.Н. Похвиснев, Е.Ф. Шкурко и др. // Известия вузов Черная металлургия. – 1975. – №11. – с. 22-26.

10. Об эффективной реакционной способности агломерационного топлива и оптимальной высоте спекаемого слоя / Ю.С. Карабасов, В.С. Валавин, В.Л. Севрюгин и др. // Известия вузов Черная металлургия. – 1975. – №3. – с. 36-40.

11. Хлапонин Н.С., Кривошеев В.Н., Андронов В.В. О двухслойном спекании аглошихты // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 1967. – №4. – с. 8-10.

12. Анализ газодинамической работы агломерационных машин АКМ-312 Новолипецкого металлургического комбината / Ю.А. Фролов, Б.С. Расин, С.Л. Зевин и др. // Сталь. – 1993. – №2. – с. 5-10.

13. Ефименко Г.М., Дябин В.В., Колокольцов Б.И. Подача топлива в агломерационную шихту на аглофабрике ЗСМК по двухслойной схеме // Сталь. – 1974. – №10. – с. 876-878.

14. Михалевич А.Г., Кузнецов А.И., Тихомиров В.Е. Степень использования топлива при различных режимах спекания // Известия вузов Черная металлургия. – 1979. – №9. – с. 149-151.